Реверс асинхронного двигателя
Так вышло, что трех фазные асинхронные электродвигатели, а так же их реверс стали самой распространенной электрической машиной.
В зависимости от механизма, который приводится во вращение этим электродвигателем, может возникнуть необходимость в изменении направления вращения механизмов, а, следовательно, и вала двигателя, в нашем случаи трех фазного асинхронного электродвигателя.
Все наверняка известна вот эта схема:
Теоретически, для изменения направления вращения вала ( реверса ) электродвигателя необходимо всего на всего поменять местами две фазы. Стоит отметить, что не имеет значения какие фазы мы будим менять, но на будущее принято менять две крайние фазы, то есть фазу « А » с фазой « В ».
Для выполнения таких манипуляций с электродвигателем, выше предоставленной схеме необходимо видоизменить – переделать, доработать. Для этого понадобится еще один магнитный пускатель, или же контактор (зависит от мощности), а также кнопочная станция, состоящая из трех кнопок, или же три кнопочных контакта два нормально разомкнутых (замыкающих), и один нормально разомкнутый.
Эта схема будит выглядеть следующим образом. Реверс.
Для наглядности каждая фаза выделена своим цветом: желтым фаза «А», зеленым фаза «В» и красным фаза «С», синим цветом выделена цепь управления. Так же линии, окрашенные в черный цвет, не находятся под напряжением.
Как вы уже заметили это схема реверса существенно не отличается от простой схемы пуска асинхронного двигателя. Все изменения сводятся к магнитному пускателю КМ2 , нормально разомкнутому контакту кнопки SB2 . Стоит отметить и наличие электрической блокировки, которая выражается блок контактами магнитных пускателей, включенных в цепь управления.
Как и элементарная схема пуска асинхронного двигателя, схема этого же двигателя состоит из следующих элементов (устройств):
- Вводной автомат АВ1 – через него подается трехфазное напряжение силовой цепи и цепи управления;
- Два магнитных пускателя КМ1 и КМ2 через силовые контакты которых, подается питание на статор. Их блок контакты включены в цепь управления для выполнения подхвата и электрической блокировки. Катушки этих пускателей также включены в цепь управления. Нужно сказать, что каждый из магнитных пускателей отвечает за определенное вращение ротора . Например, питание подаётся через магнитный пускатель КМ1 , то вал электродвигателя будит вращаться по часовой стрелке (вперед), если же питание подаётся через силовые контакты магнитного пускателя КМ2 , то вал асинхронного двигателя будит вращаться против часовой стрелки (назад).
В данной схеме используются катушки магнитных пускателей, рассчитанные на линейное напряжение 380В. Если же катушки магнитных пускателей были рассчитаны на фазное напряжение сети 220В, то схема выглядела следующим образом:
revers dvigatela katuschka 220 volt
- Тепловое реле КК – биметаллические пластины, которого включены последовательно в цепь статора, а блок контакт вцепи управления. Служит для защиты от перегрузки.
- Двухполюсный автомат АВ2 – подает питание в цепь управления. Также совместно с автоматом или без него может устанавливаться ключ бирка.
- Нормально разомкнутые контакты SB1 и SB2 – это кнопки пуск, каждая из которых соответствует направлению вращения вала электродвигателя (вперед и назад).
- Нормально замкнутый контакт SB3 – кнопка стоп.
- Ну и сам трех фазный асинхронный двигатель Д ;
Работа схемы
Для того, чтобы привести схему в готовность к пуску, необходимо включить вводной автомат АВ1 и автомат в цепи управления АВ2.
В таком состоянии схема реверса асинхронного двигателя готова к пуску. При этом напряжение в силовой цепи подается через вводный автоматический выключатель АВ1 на верхние губки магнитных пускателей КМ1 и КМ2 , а в цепи управления, через автомат АВ2 , через нормально замкнутый контакт кнопки SB3 подаётся напряжение на нормально разомкнутые контакты кнопок SB1 и SB2 , а также на нормально разомкнутые блок контакты магнитных пускателей КМ1 и КМ2.
Для запуска необходимо нажать одну из кнопок пуск SB1 или SB2 (допустим была нажата кнопка SB1).
После замыкания контакта кнопки SB1 , напряжение через замкнутый блок контакт блокировки магнитного пускателя КМ2, через катушку магнитного пускателя КМ1 , через блок контакт КК , через автоматы АВ2 и АВ1 выйдет на фазу «С». Образуется замкнутая цепь, по которой начнет протекать переменный ток. Проходя через катушку магнитного пускателя КМ1, она образует магнитное поле, которое втянет якорь магнитного пускателя КМ1 , при этом его силовые контакты замкнутся, вследствие чего асинхронный электродвигатель получит питание, по его обмоткам начнет протекать ток, и он запустится, ротор будит вращаться. При срабатывании магнитного пускателя, его разомкнутый контакт в цепи управления замкнется, он шунтирует кнопку SB1 , то есть ток будит протекать параллельно пусковой кнопки, так что при отпускании пусковой кнопки машина не остановится не остановится. Так же в цепи пусковой кнопки SB2 разомкнется блок контакт магнитного пускателя КМ1 , этим исключит возможность срабатывания второго магнитного пускателя КМ2 , что вызовет межфазное короткое замыкание. Все перечисленное происходило при нажатии кнопки «Пуск», замыкания контакта SB1.
Чтобы остановить двигатель, необходимо нажать кнопку «Стоп», то есть разомкнуть контакт кнопки SB3 .
Вследствие чего цепь, в которую включены катушки будит разомкнута, электрический ток не будит по ним протекать. Магнитный пускатель разомкнет свои силовые контакты, из-за чего двигатель потеряет питание и остановится. При этом нормально разомкнутый блок контакт КМ1 (подхват) разомкнется, это приведет к тому, что при возврате кнопки SB3 двигатель не запуститься снова. Так же нормально замкнутый блок контакт электрической блокировки КМ1 в цепи катушки магнитного пускателя КМ2 замкнется, обеспечивая возможность включения обратного хода. Схема вернется в состояние готовности очередному пуску двигателя.
Если же мы замкнем контакт SB2 , произойдут те же действия что и при замыкании контакта SB1 , но с другим магнитным пускателем КМ2 , и направление вращения вала асинхронного двигателя будит обратным. Мы видим, что магнитный пускатель КМ2 включен в цепи так, что фазы «А» и «С» поменяны местами, это и гарантирует изменение направления вращения вала. Для остановки необходимо так же разомкнуть контакт кнопки SB3 .
Эта схема сложнее схемы обычного пуска асинхронного двигателя, я посоветую для начала разобраться в более легкой, а затем приступать к этой.
Главной особенностью данной схемы управления двигателем является — минимум сложных манипуляций.
Три наиболее популярные схемы управления асинхронным двигателем
Все электрические принципиальные схемы станков, установок и машин содержат определенный набор типовых блоков и узлов, которые комбинируются между собой определенным образом. В релейно-контакторных схемах главными элементами управления двигателями являются электромагнитные пускатели и реле.
Наиболее часто в качестве привода в станках и установках применяются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели просты в устройстве, обслуживании и ремонте. Они удовлетворяют большинству требований к электроприводу станков. Главными недостатками асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются большие пусковые токи (в 5-7 раз больше номинального) и невозможность простыми методами плавно изменять скорость вращения двигателей.
С появлением и активным внедрением в схемы электроустановок преобразователей частоты такие двигатели начали активно вытеснять другие типы двигателей (асинхронные с фазным ротором и двигатели постоянного тока) из электроприводов, где требовалось ограничивать пусковые токи и плавно регулировать скорость вращения в процессе работы.
Одной из преимуществ использования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором является простота их включения в сеть. Достаточно подать на статор двигателя трехфазное напряжение и двигатель сразу запускается. В самом простом варианте для включения можно использовать трехфазный рубильник или пакетный выключатель. Но эти аппараты при своей простоте и надежности являются аппаратами ручного управления.
В схемах же станков и установок часто должна быть предусмотрена работа того или иного двигателя в автоматическом цикле, обеспечиваться очередность включения нескольких двигателей, автоматическое изменение направления вращения ротора двигателя (реверс) и т.д.
Обеспечить все эти функции с аппаратами ручного управления невозможно, хотя в ряде старых металлорежущих станков тот же реверс и переключение числа пар полюсов для изменения скорости вращения ротора двигателя очень часто выполняется с помощью пакетных переключателей. Рубильники и пакетные выключатели в схемах часто используются как вводные устройства, подающие напряжение на схему станка. Все же операции управления двигателями выполняются электромагнитными пускателями.
Включение двигателя через электромагнитный пускатель обеспечивает кроме всех удобств при управлении еще и нулевую защиту. Что это такое будет рассказано ниже.
Наиболее часто в станках, установках и машинах применяются три электрические схемы:
схема управления нереверсивным двигателем с использованием одного электромагнитного пускателя и двух кнопок “пуск” и “стоп”,
схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок.
схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок, в двух из которых используются спаренные контакты.
Разберем принцип работы всех этих схем.
1. Схема управления двигателем с помощью магнитного пускателя
Схема показана на рисунке.
При нажатии на кнопку SB2 “Пуск” на катушка пускателя попадает под напряжение 220 В, т.к. она оказывается включенной между фазой С и нулем ( N) . Подвижная часть пускателя притягивается к неподвижной, замыкая при этом свои контакты. Силовые контакты пускателя подают напряжение на двигатель, а блокировочный замыкается параллельно кнопке “Пуск”. Благодаря этому при отпускании кнопки катушка пускателя не теряет питание, т.к. ток в этом случае идет через блокировочный контакт.
Если бы блокировочный контакт не был бы подключен параллельно кнопки (по какой-либо причине отсутствовал), то при отпускании кнопки “Пуск” катушка теряет питание и силовые контакты пускателя размыкаются в цепи двигателя, после чего он отключается. Такой режим работы называют “толчковым”. Применяется он в некоторых установках, например в схемах кран-балок.
Остановка работающего двигателя после запуска в схеме с блокировочным контактом выполняется с помощью кнопки SB1 “Стоп”. При этом, кнопка создает разрыв в цепи, магнитный пускатель теряет питание и своими силовыми контактами отключает двигатель от питающей сети.
В случае исчезновения напряжения по какой-либо причине магнитный пускатель также отключается, т.к. это равносильно нажатию на кнопку “Стоп” и созданию разрыва цепи. Двигатель останавливается и повторный запуск его при наличии напряжения возможен только при нажатии на кнопку SB2 “Пуск”. Таким образом, магнитный пускатель обеспечивает т.н. “нулевую защиту”. Если бы он в цепи отсутствовал и двигатель управлялся рубильником или пакетным выключателем, то при возврате напряжения двигатель запускался бы автоматически, что несет серьезную опасность для обслуживающего персонала. Подробнее смотрите здесь – защита минимального напряжения.
Анимация процессов, протекающих в схеме показана ниже.
2. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей
Схема работает аналогично предыдущей. Изменение направления вращения (реверс) ротор двигателя меняет при изменении порядка чередования фаз на его статоре. При включении пускателя КМ1 на двигатель приходят фазы – A , B , С, а при включении пускателя KM2 – порядок фаз меняется на С, B , A.
Схема показана на рис. 2.
Включение двигателя на вращение в одну сторону осуществляется кнопкой SB2 и электромагнитным пускателем KM1 . При необходимости смены направления вращения необходимо нажать на кнопку SB1 “Стоп”, двигатель остановится и после этого при нажатии на кнопку SB 3 двигатель начинает вращаться в другую сторону. В этой схеме для смены направления вращения ротора необходимо промежуточное нажатие на кнопку “Стоп”.
Кроме этого, в схеме обязательно использование в цепях каждого из пускателей нормально-закрытых (размыкающих) контактов для обеспечения защиты от одновременного нажатия двух кнопок “Пуск” SB2 – SB 3, что приведет к короткому замыканию в цепях питания двигателя. Дополнительные контакты в цепях пускателей не дают пускателям включится одновременно, т.к. какой-либо из пускателей при нажатии на обе кнопки “Пуск” включиться на секунду раньше и разомкнет свой контакт в цепи другого пускателя.
Необходимость в создании такой блокировки требует использования пускателей с большим количеством контактов или пускателей с контактными приставками, что удорожает и усложняет электрическую схему.
Анимация процессов, протекающих в схеме с двумя пускателями показана ниже.
3. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей и трех кнопок (две из которых имеют контакты с механической связью)
Схема показана на рисунке.
Отличие этой схемы от предыдущей в том, что в цепи каждого пускателя кроме общей кнопки SB1 “Стоп”включены по 2 контакта кнопок SB2 и SB 3, причем в цепи КМ1 кнопка SB2 имеет нормально-открытый контакт (замыкающий), а SB 3 – нормально-закрытый (размыкающий) контакт, в цепи КМ3 – кнопка SB2 имеет нормально-закрытый контакт (размыкающий), а SB 3 – нормально-открытый. При нажатии каждой из кнопок цепь одного из пускателей замыкается, а цепь другого одновременно при этом размыкается.
Такое использование кнопок позволяет отказаться от использования дополнительных контактов для защиты от одновременного включения двух пускателей (такой режим при этой схеме невозможен) и дает возможность выполнять реверс без промежуточного нажатия на кнопку “Стоп”, что очень удобно. Кнопка “Стоп” нужна для окончательной остановки двигателя.
Приведенные в статье схемы являются упрощенными. В них отсутствуют аппараты защиты (автоматические выключатели, тепловые реле), элементы сигнализации. Такие схемы также часто дополняются различными контактами реле, выключателей, переключателей и датчиков. Также возможно питание катушки электромагнитного пускателя напряжение 380 В. В этом случае он подключается от двух любых фаз, например, от А и B . Возможно использование понижающего трансформатора для понижения напряжения в схеме управления. В этом случае используются электромагнитные пускатели с катушками на напряжение 110, 48, 36 или 24 В.
Принципиальная схема реверсивного пуска двигателя
Реверсивный пуск двигателя необходим для того, чтобы обусловить вращение в обе стороны. Принцип встречается во многих устройствах: сверлильные, токарные, фрезерные станки. А кран-балки? Там все приводы работают в реверсивном режиме для обеспечения возможности хода моста вперед-назад, тельфера влево-вправо, лебедки вверх–вниз. И это далеко не все, где применяется такой режим работы. Именно о схеме реверсивного пуска двигателя можно прочитать в статье ниже.
Чем обусловлено реверсивное включение трехфазного двигателя
Вам будет интересно: Симплификация – это что такое?
Для начала разберемся поверхностно, чем обусловлен реверс? Он обусловлен сменой 2-х проводов местами, как правило, в клейменной коробке двигателя.
На фото: образец клейменной коробки с подключением «звезда».
На рисунке выше мы видим, что начала обмоток (С1, С3, С5) свободны для включения в сеть. Концы обмоток (С2, С4, С6) соединены вместе.
На фото: подключение с прямым включением двигателя в сеть.
На рисунке цветными кругами обозначены контакты для подключения фаз. Желтым цветом обозначена фаза А, и подведена она к контакту С1, зеленым – фаза В (С3), желтым – фаза С (С5).
Соблюдая вышесказанные условия, мы сменим любые 2 фазы местами и подключим следующим образом. Фаза А остается на своем месте, контакте С1, фаза В ставится на контакт С5, а фаза С ставится на контакт С3.
На фото: подключение «звезда» с реверсивным включением.
Таким образом, выходит, что нам необходимо 2 пускателя. Один пускатель необходим для обеспечения прямого включения, а второй – для реверсивного включения.
Определение режима работы
Теперь определимся, как будет работать двигатель: постоянно включен и отключается при нажатии кнопки «стоп». Как, к примеру, в сверлильном, токарном, фрезерном станках. Или же нам нужно, чтобы он работал при удерживании кнопки «пуск-вправо» или «пуск-влево», как, к примеру, в лебедках, электротележках, кран-балках.
Для первого случая необходимо составить схему реверсивного пуска асинхронного двигателя таким образом, чтоб осуществлялось самошунтирование пускателя, а также защитить от случайного включения второго пускателя.
Схема реверсивного включения с блокировкой, и защитой
Описание работы вышеуказанной схемы
Вам будет интересно: Ликтор – это: суть профессии и исторические факты
Разберем работу принципиальной схемы реверсивного пуска двигателя. Ток поступает от фазы С на нормально замкнутую общую кнопку КнС, кнопка «стоп». После чего проходит через общее реле тока, которое защитит двигатель от перегрузок. Затем при нажатии КнП «право» ток проходит через нормально замкнутый контакт пускателя КМ2. Поступая на катушку пускателя КМ1, сердечник втягивается, замыкая силовые контакты, разрывая питание на пускатель КМ2.
Так необходимо делать для того, чтобы разорвать питание второго пускателя и защитить цепи от короткого замыкания. Ведь реверс обеспечен тем, что 2 любые фазы меняются местами. Таким образом, если при включенном КМ1 нажать кнопку КнП «лево», пуск не произойдет. Самошунтирование обеспечено вспомогательным контактом, изображенным под КнП «право». Когда пускатель включен, замкнут и этот контакт, обеспечивая питание на катушку пускателя.
Для того чтобы остановить двигатель, необходимо нажать КнС («стоп»), вследствие чего катушка пускателя потеряет питание и придет в нормальное состояние. Теперь, когда КМ1 пришел в нормальное состояние, он замкнул нормально замкнутую группу вспомогательных контактов, благодаря чему катушка пускателя КМ2 снова может получать питание, и стало возможно запустить вращение в противоположную сторону. Для этого нажмем КнП «лево», тем самым включая пускатель КМ2. Получая питание, катушка втягивает сердечник и замыкает силовые контакты, включая питание на двигатель, сменив 2 фазы местами.
Разбирая работу данной схемы реверсивного пуска двигателя, можно заметить что шунтирование обеспечено нормально разомкнутым вспомогательным контактом, изображенным под кнопкой КнП «лево», и оно разрывает питание на пускатель КМ1, делая невозможным его включение.
Выше была рассмотрена схема для трехфазного привода. В самом начале схемы сразу после КнС можно увидеть нормально замкнутый контакт от реле тока. В случае потребления двигателем чрезмерного тока, реле срабатывает, разрывая питание на всю цепь управления. Все, что работает в цепи управления, потеряет питание, это и спасет двигатель от выхода из строя.
Подробнее о взаимоблокировке
Электрическая схема реверсивного пуска асинхронного двигателя требует наличия взаимоблокировки. Стоит понимать, что для смены направления вращения асинхронного двигателя нужно сменить любые 2 фазы местами. Для этого входы пускателей соединяются прямо, а выход соединяется накрест любые 2 фазы. В случае включения обоих пускателей одновременно произойдет короткое замыкание, которое, скорее всего, спалит силовые контактные группы на пускателях.
Вам будет интересно: Закон Бойля-Мариотта: формула и пример задачи
Для того чтобы избежать короткого замыкания при монтаже реверсивного пуска двигателя, нужно исключить одновременную работу обоих пускателей. Именно поэтому необходимо применять схему взаимоблокировки. При включенном первом пускателе разрывается питание на второй пускатель, чем и исключается его случайное включение, к примеру, одновременно нажаты обе кнопки «пуск».
Если так вышло, что при нажатии кнопки, которая должна включить «вращение вправо», а двигатель вращается влево, и, наоборот, при нажатии «вращение влево» двигатель вращается вправо, не стоит собирать заново всю схему. Просто поменяйте местами на вводе 2 провода – вот и все, проблема решена.
Может случиться так, что на вводе это сделать невозможно по каким-либо обстоятельствам. В таком случае смените местами 2 провода в клейменной коробке на двигателе. И снова проблема решена. Кнопка, отвечающая за вращение вправо, запустит вращение вправо, а кнопка, отвечающая за вращение влево, запустит вращение влево.
Монтажная схема реверсивного пуска двигателя асинхронного (однофазного)
Выше показана схема реверсивного подключения однофазного двигателя. Данная схема реверсивного пуска двигателя намного проще предыдущей. Здесь используется 3-позиционный выключатель.
Описание схемы реверсивного подключения однофазного двигателя
В позиции 1 сетевое напряжение передается на левую ножку конденсатора, благодаря чему двигатель вращается, условно говоря, влево. В положении 2 питание поступает на правую ножку конденсатора, благодаря чему двигатель вращается, условно выражаясь, вправо. В среднем положении двигатель остановлен.
РТ здесь устроено намного проще. Как видим, и здесь исключено одновременное включение 3-позиционным выключателем. Для тех, кого интересует вопрос, а что же, все-таки, произойдет при одновременном включении, ответим просто: двигатель выйдет из строя.
Схема реверсивного включения без самошунтирования
Подробнее о схеме управления пуском реверсивного асинхронного двигателя мы расскажем вам так. При нажатии кнопки КнП «право» питание поступает через нормально замкнутый контакт КнП «лево», а благодаря механическому соединению разрывает питание пускателя КМ2, исключая возможность включения КМ2 при одновременном нажатии 2-х кнопок. Далее ток течет к нормально замкнутому контакту пускателя КМ2 на катушку пускателя КМ1, вследствие чего он срабатывает, включая питание на двигатель. Реверс включается КнП «лево», которая так же своими нормально замкнутыми контактами разрывает питание пускателя КМ1, а нормально разомкнутым включает питание пускателя КМ2. Тот, в свою очередь, включает питание на двигатель, но со сменой 2-х фаз местами.
Обратим внимание на схему управления. А точнее, на взаимоблокировку. Она здесь устроена немного по-другому. Питание одного пускателя, мало того что заблокировано нормально замкнутым контактом противоположного пускателя, так еще и блокируется нажатием кнопки. Это сделано для того, чтоб при одновременном нажатии 2-х кнопок за те доли секунды, пока пускатель не разорвет питание второго пускателя, они не включились одновременно.
Для однофазного двигателя схема
При нажатии и удержании одной кнопки происходит разрыв питания на вторую кнопку, питание подходит к 1-й ножке конденсатора. При нажатии второй кнопки питание разрывается после первой кнопки и поступает на 2-ю ножку конденсатора. РТ все так же защищает двигатель от перегрузок.
Заключение
В заключение можно отметить, что, где бы вы ни применяли подобные схемы, обращайте внимание на взаимоблокировку. Это та необходимая мера, которая защитит оборудование от поломки. Кроме того, нужно правильно подбирать пускатели для трехфазных вариантов, и кнопки для однофазных вариантов. Ведь неправильно подобранное оборудование по мощности, току и напряжению, быстро придет в негодность, еще и может вывести из строя двигатель.